KR100865364B1 - 연속 알루미나 섬유 블랭킷의 제조방법 - Google Patents

Abstract

특정의 고온가열처리가 가능한 고온가열로를 사용하고, 알루미늄 화합물 함유 방사액으로부터 형성된 알루미나 섬유 전구체를 가열처리함으로써 연속 알루미나 섬유 블랭킷을 제조하는 연속 알루미나 섬유 블랭킷의 제조방법이다. 이러한 제조방법에서, 알루미늄 화합물 함유 방사액으로부터 형성된 알루미나 섬유 전구체의 연속 쉬트(W)를 고온가열로내에 연속적으로 공급하고, 그 고온가열로내에 배치된 복수의 반송기구(2,3)에 의해 한방향으로 반송하면서 가열처리한다. 이때, 알루미나 섬유 전구체의 연속 쉬트(W)의 가열수축율에 대응시켜 상기 반송기구의 속도를 반송방향을 따라 감속시키는 것에 의해 알루미나 섬유 전구체에서 섬유 절단을 감소시키고, 균일한 두께 및 부피밀도를 갖고, 강도가 우수한 연속 알루미나 섬유 블랭킷을 수득한다.

연속 알루미나 섬유 블랭킷, 고온가열로, 알루미늄 화합물 함유 방사액, 알루미나 섬유 전구체

Description

연속 알루미나 섬유 블랭킷의 제조방법{Production method for continuous alumina fiber blanket}

본 발명은 연속 알루미나 섬유 블랭킷의 제조방법에 관한 것이고, 상세하게는 알루미늄 화합물 함유 방사액으로부터 형성된 알루미나 섬유 전구체를 특정의 고온가열로를 사용하여 가열처리함으로써 연속 알루미나 섬유 블랭킷을 제조하는 제조방법에 관한 것이다.

알루미나 섬유의 연속 블랭킷(연속 쉬트)는, 이것을 형성하는 것에 의해, 각종의 내열재, 예컨대 고온로나 고온 덕트의 단열재 또는 결합재 또는 내연기관의 폐가스 정화용 촉매 콘버터의 유지재로서 사용된다. 종래, 연속 알루미나 섬유 블랭킷의 제조방법으로서는, 알루미늄 화합물 함유 방사액으로부터 형성된 알루미나 섬유 전구체의 연속 쉬트를 고온가열로내에 연속적으로 공급하고 그 고온가열로내에 배치된 콘베이어 등의 반송기구에 의해 한방향으로 반송하면서 가열처리하는 방법이 알려져 있다(예컨대 유럽공개특허 제971057호 공보(일본공개특허 2000-80547호 공보)).

그런데 상기와 같은 방법으로 얻은 알루미나 섬유 블랭킷은 그 제조공정에서 섬유가 절단되는 경우가 있고 두께 또는 부피밀도가 불균일하게 되거나 강도가 충 분하지 않는 등의 문제가 발생할 수가 있다.

본 발명자들은 고온가열로에 의한 알루미나 섬유 전구체의 처리공정에 관하여 깊이 연구를 거듭한 결과, 다음과 같은 것을 발견하였다. 즉, 고온가열로에서 미세한 섬유의 집합체인 알루미나 섬유 전구체를 일정한 속도로 반송하고 있지만, 알루미나 섬유 전구체는 고온 가열에 의해 수축되기 때문에, 수축시 반송기구와의 마찰에 의해 섬유 절단이 생기는 것을 발견하였다.

본 발명은 상기 사정을 감안하여 실시된 것이고, 그 목적은 특정의 고온가열처리가 가능한 고온가열로를 사용하고, 알루미늄 화합물 함유 방사액으로부터 형성된 알루미나 섬유 전구체를 가열처리하는 것에 의해 연속 알루미나 섬유 블랭킷을 제조하는 방법에 있어서, 섬유 절단을 감소시키고, 블랭킷 전체가 균질하게 되도록 개량된 연속 알루미나 섬유 블랭킷의 제조방법을 제공하는 것에 있다.

발명의 개시

본 발명은 상기 발견을 기초로 더욱 검토를 거듭하여 완성된 것이며, 그 요지는 알루미늄 화합물 함유 방사액으로부터 형성된 알루미나 섬유 전구체의 연속 쉬트를 고온가열로내에 연속적으로 공급하고, 그 고온가열로내에 배치된 반송기구에 의해 한방향으로 반송하면서 가열처리하여 연속 알루미나 섬유 블랭킷을 제조함에 있어서, 알루미나 섬유 전구체의 연속 쉬트의 가열수축율에 대응시켜 상기 반송기구의 속도를 반송방향을 따라 감속시키는 것을 특징으로하는 연속 알루미나 섬유 블랭킷의 제조방법에 존재한다.

발명을 실시하기 위한 최선의 형태

이하, 본 발명의 실시형태를 도면을 기초로하여 상세하게 설명한다. 이하의 실시형태의 설명에서, 고온가열로를 "가열로"로 약칭한다.

본 발명에 관한 연속 알루미나 섬유 블랭킷의 제조방법은 기본적으로는 알루미나 섬유 전구체의 가열처리(소성, 결정화) 방법을 제외하고는 예컨대 유럽공개특허 제971057호 공보에 기재된 방법과 동일하다. 본 발명에서는, 알루미늄 화합물 함유 방사액으로부터 형성된 알루미나 섬유 전구체의 연속 쉬트를 가열로내에 연속적으로 공급하고 또 그 가열로내에 배치된 복수의 반송기구에 의해 한방향으로 반송하면서 가열처리한다.

방사액으로부터 알루미나 섬유 전구체의 제조는 통상의 방법을 따를 수 있다. 방사액으로서는 예컨대 염기성 염화 알루미늄 수용액에 대하여 최종적으로 수득할 수 있는 알루미나 섬유의 조성이 Al₂O₃: SiO₂ (중량비)로 통상 65 내지 98: 35 내지 2, 바람직하게는 70 내지 97:30 내지 3의 범위로 되도록 실리카졸을 첨가시킨 것이 사용된다. 방사성을 향상시키기 위하여 통상 방사액에는 폴리비닐알코올, 폴리에틸렌글리콜, 전분, 셀룰로오스 유도체 등의 수용성 유기 중합체가 부가되며, 또 필요에 따라 방사액의 점도는 농축조작에 의해 10 내지 100 포아즈 정도로 조절된다.

방사액으로부터 알루미나 섬유 전구체(섬유)의 형성은 고속의 방사기류중에 방사액을 공급하는 블로잉법과 회전판에 의한 스핀들법에 의해 실시될 수 있다. 블 로잉법의 노즐에는 방사기류를 발생하는 기류 노즐중에 방사액 노즐을 내장시킨 것과 방사기류의 바깥으로부터 방사액을 공급하도록 방사액 노즐을 배치한 것이 있지만, 어떤 것이라도 사용할 수 있다. 블로잉법은 크기가 통상 수 ㎛, 길이가 수십 mm 내지 수백 mm의 알루미나 섬유 전구체(섬유)를 형성할 수 있고, 긴 섬유가 수득되기 때문에 바람직한 방법이다.

상기 알루미나 섬유 전구체의 연속 쉬트는 통상 상기 블로잉법에 의해 방사되어 박층 쉬트를 형성한 후 이것을 또한 적층하는 것에 의해 적층 쉬트로서 형성될 수 있다. 알루미나 섬유 전구체의 박층 쉬트를 형성하기 위해서는 바람직하게는 방사기류에 대하여 거의 직각으로 되도록 금속망의 무단 벨트를 설치하고 무단 벨트를 회전시키면서 이것에 알루미나 섬유 전구체(섬유)를 포함하는 방사기류를 충돌시키는 구조의 집적장치가 사용된다.

알루미나 섬유 전구체의 연속 쉬트(적층 쉬트)는 예컨대 전술한 유럽공개특허 제971057호 공보에 기재되어 있는 바와 같이, 직접장치로부터 박층 쉬트를 연속적으로 인출하여 접이식 장치로 반송하고, 소정 폭으로 접어서 중첩하면서 접힌 방향에 대하여 직각 방향으로 연속적으로 이동시키는 것에 의해 제조된다. 이에 의해, 박층 쉬트의 폭방향의 양단부는 형성되는 적층 쉬트의 내측에 배치되기 때문에 적층 쉬트의 부착량(目付量)이 쉬트 전체에 걸쳐 균일하게된다.

박층 쉬트의 부착량은 통상 10 내지 200 g/m², 바람직하게는 30 내지 100 g/m²이다. 이 박층 쉬트는 그의 폭방향 및 장방향의 어디에서도 반드시 균일한 것은 아니다. 따라서, 적층 쉬트는 적어도 5층 이상, 바람직하게는 8층 이상, 특히 바람직하게는 10 내지 80층으로 중첩되어 형성된다. 이것에 의해 박층 쉬트의 부분적인 균일성이 상쇄되어 전체적으로 부착량을 확보할 수 있다.

상기 알루미나 섬유 전구체의 적층 쉬트는 통상 500℃ 이상, 바람직하게는 1000 내지 1300℃의 온도에서 가열처리하여 소성함으로써 알루미나 섬유의 적층 쉬트(알루미나 섬유 블랭킷)로 된다. 또한 가열처리에 앞서 적층 쉬트에 니들링을 실시함으로써 알루미나 섬유가 쉬트의 두께 방향으로도 배향된 기계적 강도가 큰 알루미나 섬유 쉬트로 할 수 있다. 니들링의 타수는 통상 1 내지 50타/cm²이고, 일반적으로 타수가 많을수록 얻어지는 알루미나 섬유 쉬트의 부피밀도와 박리강도가 크게된다.

본 발명에서는, 상기와 같은 방법으로 수득하는 알루미나 섬유 전구체의 연속 쉬트에 대하여 특정의 고온가열로를 사용하여 특정의 가열처리를 실시한다. 구체적으로는, 고온가열로내에 배치된 반송기구에 의해 알루미나 섬유 전구체의 연속 쉬트를 한방향으로 반송하면서 가열처리함에 있어서, 알루미나 섬유 전구체의 연속 쉬트의 가열수축율에 대응시켜 상기 반송기구의 속도를 반송방향을 따라 감속시킨다.

알루미나 섬유 전구체의 연속 쉬트의 가열수축율에 대응시켜 상기 반송기구의 속도를 반송방향을 따라 감속하는 형태로서는 이상적으로는 가열수축율에 따라서 연속적으로 반송속도를 감속시켜 나가는 것이 있지만, 실제로는 순차적으로 감 속시키는 방법이어도 좋다. 통상 가장 간편한 방법으로서는 반송기구의 도중에서 감속하는 방법이다. 예컨대 수축전의 반송방향(장방향)의 치수를 x, 수축후의 치수를 y, 수축율을 {(x-y)/x} x 100 으로 한 경우, 최종적인 수축율의 30 내지 70% 단계에서 반송속도를 10 내지 30% 정도 감속시키는 방법을 예시할 수 있다. 또한 도중에서 반송속도를 감속하는 경우는 가열수축율에 대응시켜 단계적으로 감속시켜 가는 것이 바람직하다.

또한 알루미나 섬유 전구체의 연속 쉬트의 가열수축율에 대응시켜 상기의 반송기구의 속도를 반송방향을 따라 감속하지만, 통상 고온가열로내는 노의 입구로부터 반송방향을 따라 온도를 서서히 높게하고, 최고온도 1000 내지 1300℃에서 일정하게하며, 노의 출구 직전에서 속도가 상온 부근까지 내려가도록 설정해 두는 것이 좋다. 상기 반송기구에서 반송속도의 교환은 수축율을 관찰하여 결정하면 좋지만, 통상은 노내 온도가 300 내지 800℃인 단계, 바람직하게는 400 내지 600℃인 단계로 실시하는 것이 바람직하다.

상기 소성에서, 도 1에 도시한 것과 같은 구조의 고온가열로를 사용할 수 있다. 도 1에 도시한 가열로는 상기와 같은 섬유 집합체인 알루미나 섬유 전구체의 연속 쉬트(이하, "전구체"로 칭함)(W)의 가열처리에 사용되는 가열로이고, 터널형의 노 본체(1)를 구비하고 있다. 노 본체(1)는 예컨대 내열성을 갖는 스테인레스 등의 곰속제의 골조와 동종의 금속판으로 구성되고 또 내면에 내열재를 부설한 벽재(천정재, 바닥재 및 측벽재)를 조합하여 구성될 수 있다. 또한 노 본체(1)는 상기 골조와 내화 벽돌 등의 내열재료로 구성되는 벽재를 조합하여 구성되어 있어도 좋다.

노 길이에 직교하는 노 본체(1)의 단면형상(노내의 단면형상)은 열효율, 전구체의 형태, 강도 등을 기초로하여, 사각형, 원형, 타원형, 상반부가 돔상 등의 각종 형상으로 형성될 수 있다. 노 본체(1)의 길이(노 길이)는 처리시간 및 후술하는 반송기구의 반송속도에 의해서도 달라지지만, 일반적으로는 20 내지 100 m 정도로 된다.

또한 노 길이를 따라 노 본체(1)의 후단처리실(후반부로 약칭)(12)은 측면에서 본 경우 전단처리실(전반부로 약칭)(11)에 비하여 천정부가 돌출한 구조, 즉 부피가 큰 구조로 구성된다. 가열로에서는 노 본체(1)의 후단처리실(12)이 부피가 큰 구조로 구성되는 것에 의해 고온의 가스를 체류시킬 수 있고, 후술하는 가열기구에 의해 후단처리실(12)의 온도를 보다 고온으로 설정할 수 있다.

가열로의 노내는 상기의 노 본체(1)의 구조 및 이하의 가열기구에 의해, 노 길이를 따라 전단처리실(11) 보다도 후단처리실(12)이 고온으로 설정된다. 구체적으로는, 노 본체(1)의 후단처리실(12)에는 몇 개의 버너(4)가 배치된다. 버너(4)는 예컨대 노 본체(1)의 양측벽, 노 본체(1)의 천정 및 노 본체(1)의 바닥에 각각 배치되는 것에 의해 후술하는 롤러 콘베이어(3)상의 전구체(W)에 대하여 상하로부터 가열될 수 있도록 되어 있다. 버너(4)에는 가스 공급설비(도시 생략)로부터 소정 유량의 연소용 가스가 공급되며, 또 블로워(도시 생략)로부터 소정 유량의 연소용 공기가 공급되도록 되어 있다. 또한 가열수단으로서는 상기와 같은 직접분사 버너 외에 라디언트 튜브 등의 간접 가열수단이나 전기식 히터가 사용될 수 있다.

또한 노 본체(1)의 거의 중앙부의 양측부 및 바닥에는 연소용 공기를 공급하고 또 노 본체(1)의 거의 중앙부의 노내 온도를 조정하기 위한 몇 개의 공기 노즐(5)이 배치되어 있다. 공기 노즐(5)에는 외부의 블로워(도시생략)를 통하여 소정 유량의 공기가 공급되도록 되어 있다. 그리고, 노 본체(1)의 전단처리실(11)에는 연소폐가스를 노내로부터 배출하기 위한 몇 개의 배기관(7)이 천정에 설치되어 있다. 배기관(7)은 외부에 설치된 배기 팬(도시생략)에 접속되어 있다.

또한 노 본체(1)의 전단처리실(11)의 천정에는 전단처리실(11)에서 노내온도를 조정하기 위한 공기 흡입용의 노즐(8)이 배기관(7)에 인접하여 설치되어 있을 수 있다. 그리고, 도 1에 도시한 바와 같이, 노 본체(1)의 출구에는 연소용 공기를 공급하고 또 출구부분의 노내의 온도를 저온으로 유지하기 위한 냉각용 공기 노즐(6)이 배치되어 있다. 냉각용 공기 노즐(6)에는 외부의 팬(도시생략)을 통하여 소정 유량의 외기가 공급되도록 되어 있다.

즉, 도1에 도시하는 가열노에서는 노 본체(1)의 후단처리실(12)에서 발생시킨 버너의 열을 반송방향과는 반대인 입구측으로 송출하는 것에 의해 노 본체(1)의 입구로부터 출구를 향하여 노내의 온도가 점차 높아지게되고, 후단처리실(12)에서 노내온도가 최고로 되도록 설정되어 있다(분도(b) 참조).

또한 노내에는 노 길이를 따라 노 본체의 입구로부터 출구까지 상기의 전구체(W)를 반송하기 위한 반송기구가 삽입된다. 반송기구로서는 1000℃ 전후의 고온에서 견딜 수 있는 재질인 것, 연속 쉬트로부터 발생하는 수증기 가스 등이 원활하게 방출될 수 있는 형상인 것 및 노 본체에 대하여 탁찰구조 등을 고려하면 일반적 으로는 내열성을 구비한 롤러 콘베이어가 적합하다. 그러나, 상기 알루미나 섬유 전구체 등의 전구체(W)는 가열처리가 충분하게 되기 전에는 섬유 자체가 수분에 민감하고 주위의 습기를 흡습하여 달라붙기 쉽고 되고 또 폴리비닐알코올 등의 유기 고분자에 의해 섬유 자체가 루프상으로 보풀이 생긴 상태로 롤러 등의 회전체에 달라붙게 쉽게되는 성질을 갖는다. 한편, 알루미나 섬유 전구체는 고온의 가열처리(소성)에 의해 섬유의 선단은 비교적 늘어진 상태로 되지만, 전체적으로 수축하기 쉬운 성질을 갖는다.

그래서, 도 1의 장치에서 달라붙음이 적은 특정의 콘베이어를 전단처리실(11)에 배치하고, 고온내열성을 갖고 또 전구체(W)에 대하여 어느 정도의 윤활성이 있는 특정의 콘베이어를 후단처리실(12)에 배치하는 것에 의해, 전구체(W)의 원활한 반송을 실현하고 있다. 즉, 상기 반송기구는 전단처리실(11)에 배치된 금속 메쉬 콘베이어(2) (또는 펀칭 금속 쉬트 콘베이어)와, 후단처리실(12)에 배치된 내열자기 롤러 콘베이어(3)로 구성된다.

예컨대, 금속 메쉬 콘베이어(2)로서는 16 mm 정도의 피치로 배치된 선직경 2 mm 정도의 지지재료 및 10 mm 정도의 피로 배치된 선직경 2 mm 정도의 나선 와이어로 구성되는 메쉬 벨트를 구비한 스테인레스 콘베이어가 사용된다. 금속 메쉬 콘베이어(2)는 노 본체(1)의 내외에 가설된 텐션롤러에 권취되는 것에 의해 노 본체(1) 입구부로부터 노 본체(1)의 거의 중앙부에 신장되며 노 본체(1)의 거의 중앙부의 하방으로 인출되고, 노 본체(1)의 바닥 아래를 거쳐 노 본체(1) 입구부로 순환된다. 도시되지는 않았으나, 금속 메쉬 콘베이어(2)는 통상 노 본체(1)의 외부에 배 치된 모터에 의해 노 본체(1)의 입구부분 또는 바닥아래 부분에 배치된 구동 롤러를 통하여 구동시키도록 되어 있다.

롤러 콘베이어(3)으로서는 내열자기제의 콘베이어가 사용된다. 이러한 콘베이어를 구성하는 내열기구로서는 물라이트 롤러를 들 수 있다. 롤러 콘베이어(3)의 직경은 전구체(W)에 대하여 접촉면적, 윤활성 등의 관점에서 25 내지 40 mm로 된다. 롤러 콘베이어(3)의 직경을 상기 범위로 설정하는 이유는 다음과 같다.

즉, 롤러 콘베이어(3)의 롤러의 직경을 20 mm 미만으로 설정한 경우, 롤러 자체가 열에 의해 왜곡되기 쉬운 이외에, 표면의 왜곡이 크게되기 때문에 섬유의 권취가 증가되어 달라붙음이 많아지며, 섬유절단을 발생할 우려가 있다. 한편, 롤러의 직경을 40 mm 보다도 크게 설정한 경우, 배열 피치가 넓어지기 때문에 섬유 집합체(W)에 대한 반송력이 저하된다. 또한 큰 직경의 롤러를 사용하고, 배열 피치를 좁게한 경우에는 노 본체(1)의 측벽의 강도가 저하될 우려가 있다. 또한 도시되지 않았으나, 롤러 콘베이어(3)는 통상 노 본체(1)의 외부에 배치된 모터에 의해, 노 본체(1)의 측면으로부터 돌출되는 축의 스프로켓에 권취된 체인을 통하여 구동시키도록 되어 있다.

본 발명에서, 전술한 바와 같이, 전구체(W)의 소성은 가열로내에 배치된 반송기구, 즉, 상기한 금속 메쉬 콘베이어(2)(또는 펀칭 금속 쉬트 콘베이어) 및 롤러 콘베이어(3)에 의해 한방향으로 소성하면서 가열처리함으로써 실시된다. 따라서 본 발명의 최대 특징은 전구체(W)의 반송시에 섬유절단을 한층 확실하게 방지하기 위해, 전구체(W)의 가열수축율에 대응시켜 상술한 각 반송기구의 속도를 반송방향 을 따라 감속시키는 것에 존재한다.

즉, 롤러 콘베이어(3)의 반송속도는 금속 메쉬 콘베이어(2)의 반송속도보다도 늦은 속도로 설정된다. 구체적으로는, 전구체(W)의 가열수축율(길이의 수축율)은 조성에 의해서도 상이하지만, 예컨대 20 내지 30% 정도이다. 여기서, 상기 가열로에서는 전구체(W)의 가열수축율에 따라서 롤러 콘베이어(3)의 반송속도를 금속 메쉬 콘베이어(2)의 반송속도의 예컨대 60 내지 80%로 설정된다. 상기 반송기구의 전체로서의 평균 반송속도는 처리시간과 노 길이에 의해 결정되지만, 예컨대 금속 메쉬 콘베이어(2)의 반송속도는 50 내지 500 mm/분 정도로 설정되며, 롤러 콘베이어(3)의 반송속도는 35 내지 350 mm/분 정도로 설정된다.

또한 도시되지는 않았지만, 롤러 콘베이어(3)는 복수단으로 분할될 수도 있다. 즉, 롤러 콘베이어(3)는 예컨대 4개의 콘베이어를 순차적으로 배치하여 구성될 수 있다. 그 경우, 각 개별의 롤러 콘베이어의 반송속도는 상류측으로부터 금속 메쉬 콘베이어(2)의 반송속도의 예컨대 85%, 80%, 75%, 70%로 설정됨으로써 보다 한층 확실하게 섬유절단을 방지할 수 있다.

본 발명에서 전구체(W)의 가열처리(소성)는 전술한 바와 같고, 도시한 가열로에서 예컨대 전단처리실(11)에서 500℃ 미만의 온도에서 예비가열한 후, 후단처리실(12)에서 500℃ 이상의 온도, 최고 1250℃의 온도에서 실시된다(분도(b) 참조).

온도가 낮은 전단처리실(11)에서 가열할 때, 전단처리실(11)의 반송기구를 구성하는 금속 메쉬 콘베이어(2)는 공급된 전구체(W)를 다수점에서 지지하고, 전구 체(W)에 대하여 접촉면적을 감소시킬 수 있다. 따라서, 공급당초의 알루미나 섬유 전구체와 같이 섬유 자체가 수분에 민감해서 주위의 습기를 흡습하여 끈적거리기 쉬우며 또 폴리비닐알코올 등의 유기 고분자에 의해 섬유의 선단이 루프상인 전구체(W)를 전단처리실(11)에서 처리한 경우에서도 섬유의 달라붙음을 감소시킬 수 있다. 그 경우, 전단처리실(11)에서 금속 메쉬 콘베이어(2)에 의해, 전체형상을 손상함없이 확실하게 전구체(W)를 반송할 수 있다.

또한, 고온의 후단처리실(12)에서 가열할 때, 후단처리실(12)의 반송기구를 구성하는 내열기구의 롤러 콘베이어(3)는 전단처리실(11)로부터 보내어들어간 전구체(W)를 면에서 지지하고, 적절한 윤활성을 발휘한다. 따라서, 알루미나 섬유 전구체와 같이 전단처리실(11)의 처리에 의해 유기 고분자가 가열되어 섬유의 선단이 탄화되고 또 연장된 상태의 전구체이며 더구나 큰 수축성을 발현하는 전구체(W)를 후단처리실(12)에서 처리한 경우에서도 섬유의 달라붙음이 없다. 그 결과, 후단처리실(12)에서, 롤러 콘베이어(3)에 의해 전체 형상을 손상함없이 확실하게 전구체(W)를 반송할 수 있다.

더구나, 본 발명에서는 전구체(W)의 가열수축율에 대응시켜 상기 금속 메쉬 콘베이어(2)에 대한 롤러 콘베이어(3)의 속도를 감소시키는 것에 의해 후단처리실(12)에서 가열처리로 전구체(W)가 수축할 때도 롤러 콘베이어(3)와의 마찰을 확실하게 감소시킬 수 있다. 다시말해, 후단처리실(12)에서는 수축에 의한 전구체(W)의 이동속도의 저하에 따라서 롤러 콘베이어(3)의 반송속도가 미리 설정되어 있기 때문에 전구체(W)와 롤러 콘베이어(3)의 마찰을 감소시킬 수 있고, 전구체(W)에서 섬유 절단을 확실하게 방지할 수 있다. 따라서, 상기 특정의 가열로를 사용한 본 발명의 제조방법에 의하면, 절단된 섬유가 포함되지 않는 균일하고 한층 강도가 높은 알루미나 섬유 블랭킷을 제조할 수 있다.

본 발명의 제조방법에 의해 수득할 수 있는 알루미나 섬유 블랭킷의 조성으로서는 알루미나 65 내지 97중량%이고 나머지가 실리카인 것이 바람직하다. 특히, 알루미나 72 내지 85중량%인 물라이트 조성의 섬유는 고온 안정성 및 탄력성이 우수하며, 바람직한 알루미나 섬유이다. 결정질 알루미나 섬유는 동일 알루미나 실리카계의 비결정질 셀라믹 섬유와 비교하여 내열성이 우수하고 또 연화수축 등의 열열화가 극히 적다. 즉, 결정질 알루미나 섬유는 낮은 부피밀도이고 높은 복원력을 발생하며 또 그 온도 변화가 적은 성질을 갖고 있다.

또한 도 1에 도시한 상기 고온가열로는 알루미나 섬유 블랭킷의 제조만에 한정되지 않고, 알루미나 전구체 섬유와 동일한 제조방법에 의해 수득할 수 있는 다른 무기 섬유의 집합체에도 응용할 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 형태로서 알루미나 섬유 전구체의 연속 쉬트를 가열처리하기 위해 사용되는 고온가열로의 일례의 설명도이고, 분도(a)는 노 길이를 따라 파단시킨 고온가열로의 종단면도이고, 분도(b)는 노 길이를 따라 로내의 온도분포를 나타내는 그래프이다.

도 2는 실시예 1, 2 및 비교예 1에 있어서, 알루미나 섬유 전구체의 연속 쉬트를 가열처리한 경우의 노내의 온도분포에 대한 연속 쉬트의 수축비 및 반송속도 비의 관계를 나타내는 그래프이다.

이하, 본 발명을 실시예에 의해 보다 상세하게 설명하지만, 본 발명의 그 요지를 벗어나지 않는 한, 이하의 실시예에 한정되는 것은 아니다. 이하의 예에서, 알루미나 섬유 전구체의 연속 쉬트의 가열처리는 도 1에 도시하는 구조의 고온가열로를 사용하여 실시하였다. 또한 알루미나 섬유 블랭킷에서 섬유 절단의 유무는 목측 관찰에 의하지만, 알루미나 섬유 블랭킷을 상면으로부터 본 경우의 투명성, 표면의 요철(두께의 불균일)에 의해 판단될 수 있다.

실시예 1:

염기성 염화알루미늄(알루미늄 함유량 70g/l, Al/Cl = 1.8 (원자비)) 수용액에, 실리카졸을 최종적으로 수득할 수 있는 알루미나 섬유의 조성이 Al₂O₃: SiO₂ = 72: 28 (중량비)로 되도록 부가하고, 또한 폴리비닐 알코올을 부가한 후, 농축하여 점도 40 포아즈, 알루미나·실리카 함유량 약 30 중량%의 방사액을 제조하고, 그 방사액을 사용하여 블로잉법으로 방사시켰다. 형성된 알루미나 섬유 전구체를 포함하는 방사기류를 금속망제의 무단 벨트에 충돌시켜 알루미나 섬유 전구체를 포집하고, 메쉬 약 40 g/m²의 비교적 불균일하고 또 알루미나 섬유 전구체가 면내에서 랜덤하게 배열되어 있는 폭 1050 mm 박층 쉬트를 얻었다. 상기 박층 쉬트를 유럽 공개특허 제971057호 공보에 기재된 방법에 의해 접어서 중첩하고, 폭 950 mm이고 30층의 박층 쉬트로 구성되는 알루미나 섬유 전구체의 연속하는 적층 쉬트를 제조하 였다. 그리고, 이러한 적층 쉬트는 5 타/cm²의 타수로 니들링을 실시하는 것에 의해 두께 15 mm, 부피밀도 0.08 g/cm³으로 성형되었다.

이어서, 도 1에 도시한 고온가열로를 사용하여, 다음 요령으로 알루미나 섬유 전구체의 쉬트(적층 쉬트)를 가열처리(소성)하였다. 즉, 접는 장치로부터 송출된 알루미나 섬유 전구체의 쉬트를 금속 메쉬 콘베이어(2)상에 공급하고, 이것을 전단처리실(11)에서 100 내지 500℃에서 1.5 시간 가열처리하였다. 금속 메쉬 콘베이어(2)에 의한 반송속도는 300 mm/분이었다. 이어서, 금속 메쉬 콘베이어(2)로부터 롤러 콘베이어(3)로 알루미나 섬유 전구체의 쉬트를 공급하고, 후단처리실(12)에서 500 내지 1250℃에서 1.5 시간 가열처리한 후, 다시 1250℃에서 0.5시간 가열처리하였다. 그때, 롤러 콘베이어(3)에 의한 반송속도는 210 mm/분이었다. 실시예 1에서, 알루미나 섬유 전구체의 연속 쉬트를 가열처리한 경우의 노내의 온도분포에 대한 연속 쉬트의 수축비 및 반송속도비의 관계는 도 2의 그래프에 도시한 바와 같다.

상기와 같은 전단처리실(11) 및 후단처리실(12)에서 가열·소성처리에 의해 두께 약 12 mm, 폭 약 670 mm, 부피밀도 0.1 g/cm³, 부착량 1200 g/cm²의 연속 알루미나 섬유 블랭킷을 수득하였다. 수득한 알루미나 섬유 블랭킷을 목측 관찰한 경우, 표 1에 도시한 바와 같고, 1개소/길이 20 m에 대하여 근소한 섬유절단이 확인되었다.

실시예 2:

실시예 1에서, 고온가열로의 반송기구의 롤러 콘베이어(3)를 4기의 콘베이어에 의해 구성하고, 각 콘베이어의 반송속도를 상류측으로부터 금속 메쉬 콘베이어(2)의 반송속도의 85%, 80%, 75%, 70%, 즉 255 mm/분, 240 mm/분, 225 mm/분, 210 mm/분으로 설정한 이외는 실시예 1과 동일한 조작으로 알루미나 섬유 블랭킷을 연속적으로 제조하였다. 실시예 2에서, 알루미나 섬유 전구체의 연속 쉬트를 가열처리한 경우의 노내의 온도분포에 대한 연속 쉬트의 수육비 및 반송속도비의 관계는 도 2의 그래프에 도시한 바와 같다. 수득한 알루미나 섬유 블랭킷에 관하여 표 1에 나타낸 바와 같이 섬유절단은 확인되지 않았다.

비교예 1:

실시예 1에서, 박층 쉬트의 가열처리(소성)의 경우, 고온가열로의 반송기구의 속도를 반송방향을 향하여 감속시킴없이 일정하게 한 이외는 실시예 1과 동일하게 작업하여 알루미나 섬유 블랭킷을 연속적으로 제조하였다. 비교예 1에서, 알루미나 섬유 전구체의 연속 쉬트를 가열처리한 경우의 노내의 온도분포에 대한 연속 쉬트의 수축비 및 반송속도비의 관계는 도 2의 그래프에 도시한 바와 같다. 수득한 알루미나 섬유 블랭킷에서는 표 1에 도시한 바와 같이 4개소/길이 20 m에 관하여 섬유 절단이 확인되었다.

이상 설명한 바와 같이, 특정의 가열로를 사용한 본 발명에 관한 연속 알루미나 섬유 블랭킷의 제조방법에 의하면, 수축에 의한 알루미나 섬유 전구체의 쉬트의 이동속도의 저하에 따라 반송수단의 반송수단의 반송속도가 미리 설정되어 있고, 알루미나 섬유 전구체의 쉬트와 반송수단의 마찰을 감소시킬 수 있으며, 알루미나 섬유 전구체의 쉬트에서 섬유 절단을 확실하게 방지할 수 있으며, 절단된 섬유가 포함되지 않은 균질하고 강도가 한층 높은 알루미나 섬유 블랭킷을 제조할 수 있다.

또한, 본 발명에 사용되는 고온가열로에 의하면, 전단처리실 및 후단처리실의 각 콘베이어에서 알루미나 섬유 전구체 등의 섬유 집합체의 섬유에 대하여 달라붙음이 없고, 확실하게 섬유 집합체를 반송할 수 있기 때문에, 섬유 집합체의 최초의 형상을 손상함없이 한층 원활하게 가열처리할 수 있으며, 또한 섬유 집합체의 섬유를 절단하지 않기 때문에, 수득할 수 있는 피처리물로서 알루미나 섬유 블랭킷 등의 섬유 집합체에서 균질성과 충분한 강도를 보증할 수 있다.

본 발명에 관한 알루미나 섬유의 연속 블랭킷의 제조방법은 고온로 및 고온 덕트의 단열재 또는 결합재 등의 각종 내열재 또는 내연기관의 폐가스 정화용 촉매 콘버터의 유지재로서 사용되는 연속 블랭킷의 제조에 유용하고, 알루미나 섬유 전구체의 연속 쉬트를 고온 가열로내에서 열처리할 때 알루미나 섬유 전구체에서 섬유 절단을 확실하게 방지할 수 있으며 균질하고 한층 강도가 높은 알루미나 섬유 블랭킷을 제조하는데 적합하다.

Claims (8)

1. 알루미늄 화합물 함유 방사액으로부터 형성된 알루미나 섬유 전구체의 연속 쉬트를 고온가열로내에 연속적으로 공급하고, 그 고온가열로내에 배치된 반송기구에 의해 한방향으로 반송하면서 가열처리하여 연속 알루미나 섬유 블랭킷을 제조함에 있어서,

   알루미나 섬유 전구체의 연속 쉬트의 가열수축율에 대응시켜 상기 반송기구의 속도를 반송방향을 따라 감속시키는 것을 특징으로하는 연속 알루미나 섬유 블랭킷의 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 알루미나 섬유 전구체의 연속 쉬트의 가열수축율에 대응시켜 반송기구의 속도를 반송방향을 따라 순차적으로 감속시키는 연속 알루미나 섬유 블랭킷의 제조방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 반송기구가 고온가열로내의 전단처리실에 배치된 금속 메쉬 콘베이어 또는 펀칭 금속 쉬트 콘베이어와, 후단처리실에 배치된 내열자기 롤러 콘베이어로 구성되는 연속 알루미나 섬유 블랭킷의 제조방법.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 알루미나 섬유 전구체의 연속 쉬트를 니들 펀치 처리후에 고온가열로내에 공급하는 연속 알루미나 섬유 블랭킷의 제조방법.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 고온가열로에서 최고온도 1000 내지 1300℃에서 가열처리하는 연속 알루미나 섬유 블랭킷의 제조방법.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 알루미나 섬유 블랭킷의 조성이 알루미나 65 내지 97중량%이고 나머지가 실리카인 연속 알루미나 섬유 블랭킷의 제조방법.
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